JPH05283935A - 周波数可変水晶発振器 - Google Patents
周波数可変水晶発振器Info
- Publication number
- JPH05283935A JPH05283935A JP8222892A JP8222892A JPH05283935A JP H05283935 A JPH05283935 A JP H05283935A JP 8222892 A JP8222892 A JP 8222892A JP 8222892 A JP8222892 A JP 8222892A JP H05283935 A JPH05283935 A JP H05283935A
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- JP
- Japan
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- variable
- crystal oscillator
- frequency
- circuit
- capacitance
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 発振周波数の可変範囲を大きくとることがで
き、かつ回路的にも安定な周波数可変水晶発振器を提供
する。 【構成】 水晶発振器の水晶振動子３のそれぞれの端子
にコンデンサ４，５と可変容量ダイオード６，11との直
列回路を接続し、これら２つの可変容量ダイオード６，
11を共通の制御電圧Ｅにより制御し、同一容量で変化さ
せることにより発振出力Ｆの周波数可変範囲を広くする
ことができ、100ppm以上の可変範囲も容易に実現でき
る。同一容量で変化させるため両側の容量のバランスは
大きく変化せず、回路的にも安定する。
き、かつ回路的にも安定な周波数可変水晶発振器を提供
する。 【構成】 水晶発振器の水晶振動子３のそれぞれの端子
にコンデンサ４，５と可変容量ダイオード６，11との直
列回路を接続し、これら２つの可変容量ダイオード６，
11を共通の制御電圧Ｅにより制御し、同一容量で変化さ
せることにより発振出力Ｆの周波数可変範囲を広くする
ことができ、100ppm以上の可変範囲も容易に実現でき
る。同一容量で変化させるため両側の容量のバランスは
大きく変化せず、回路的にも安定する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、発振周波数を可変とし
た水晶発振器に関するものである。
た水晶発振器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、水晶振動子を用いた水晶発振器は
発振周波数の安定度が高く広く用いられているが、発振
周波数を所望の周波数とするために可変とした周波数可
変水晶発振器も提案されている。図５は従来の周波数可
変水晶発振器の一例を示すものである。同図にその基本
回路構成を示す発振回路は、インバータ１と、帰還抵抗
２より成る並列回路を、所要の固有振動数を有する水晶
振動子３の両端子間に接続し、水晶振動子の一方の端子
を、コンデンサ５を経て接地している。また、水晶振動
子３の他方の端子はコンデンサ４と、可変容量素子とし
ての可変容量ダイオード６（バリキャップ）との直列回
路を経て接地している。この可変容量ダイオード６とコ
ンデンサ４との接続点７を抵抗８を経て制御電圧入力端
子10に接続し、直流制御電圧Ｅを抵抗８を通して印加し
て、コンデンサ４と可変容量ダイオード６の合成静電容
量C0を変えることによって、この水晶発振器の発振周波
数を制御電圧Ｅに応じて制御する、即ち可変するように
している。また、制御入力端子10はコンデンサ９を経て
接地し、交流成分を除去するようにしている。
発振周波数の安定度が高く広く用いられているが、発振
周波数を所望の周波数とするために可変とした周波数可
変水晶発振器も提案されている。図５は従来の周波数可
変水晶発振器の一例を示すものである。同図にその基本
回路構成を示す発振回路は、インバータ１と、帰還抵抗
２より成る並列回路を、所要の固有振動数を有する水晶
振動子３の両端子間に接続し、水晶振動子の一方の端子
を、コンデンサ５を経て接地している。また、水晶振動
子３の他方の端子はコンデンサ４と、可変容量素子とし
ての可変容量ダイオード６（バリキャップ）との直列回
路を経て接地している。この可変容量ダイオード６とコ
ンデンサ４との接続点７を抵抗８を経て制御電圧入力端
子10に接続し、直流制御電圧Ｅを抵抗８を通して印加し
て、コンデンサ４と可変容量ダイオード６の合成静電容
量C0を変えることによって、この水晶発振器の発振周波
数を制御電圧Ｅに応じて制御する、即ち可変するように
している。また、制御入力端子10はコンデンサ９を経て
接地し、交流成分を除去するようにしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
周波数可変水晶発振器においては、その発振周波数の可
変範囲が小さく、上記合成静電容量C0を大きくしても、
数10ppm 位しかとれないという欠点があった。また、周
波数可変制御時、水晶振動子３の一方の端子に接続され
ているコンデンサ４と可変容量ダイオード６とによる直
列回路の合成静電容量C0と、他方の端子に接続されたコ
ンデンサ５の静電容量C1とのバランスが大きくくずれ、
発振回路とし回路的に安定した状態を確保しにくいとい
う問題もあり、場合によっては、著しく発振状態が変化
し、そのため、この点でも、安定した周波数可変制御が
行えないという欠点がある。
周波数可変水晶発振器においては、その発振周波数の可
変範囲が小さく、上記合成静電容量C0を大きくしても、
数10ppm 位しかとれないという欠点があった。また、周
波数可変制御時、水晶振動子３の一方の端子に接続され
ているコンデンサ４と可変容量ダイオード６とによる直
列回路の合成静電容量C0と、他方の端子に接続されたコ
ンデンサ５の静電容量C1とのバランスが大きくくずれ、
発振回路とし回路的に安定した状態を確保しにくいとい
う問題もあり、場合によっては、著しく発振状態が変化
し、そのため、この点でも、安定した周波数可変制御が
行えないという欠点がある。
【０００４】本発明の目的は、上述のような欠点を除去
し、周波数可変範囲を大きくすることができ、しかも回
路的に不安定となることもなく、簡単かつ容易に安定し
て発振周波数を広い範囲で可変することができる周波数
可変水晶発振器を提供しようとするものである。
し、周波数可変範囲を大きくすることができ、しかも回
路的に不安定となることもなく、簡単かつ容易に安定し
て発振周波数を広い範囲で可変することができる周波数
可変水晶発振器を提供しようとするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の周波数可変水晶
発振器は、水晶振動子の両端間に能動素子と抵抗との並
列回路を接続し、水晶振動子の各端子をそれぞれコンデ
ンサと可変容量素子の直列回路を経て接地し、これら可
変容量素子の容量を、同一の容量可変量で連動して変化
させる容量可変手段を設けたことを特徴とするものであ
る。
発振器は、水晶振動子の両端間に能動素子と抵抗との並
列回路を接続し、水晶振動子の各端子をそれぞれコンデ
ンサと可変容量素子の直列回路を経て接地し、これら可
変容量素子の容量を、同一の容量可変量で連動して変化
させる容量可変手段を設けたことを特徴とするものであ
る。
【０００６】
【作用】本発明による周波数可変水晶発振器において
は、水晶振動子の一方の端子に接続した可変容量素子の
容量を変化させると共に、水晶振動子の他方の端子にも
可変容量素子を設けてこれの容量も変化させて発振周波
数を可変するようにしたため、周波数可変範囲を大きく
とることができる。しかも、これら２つの可変容量素子
を同一の可変量で連動して変化させるため、水晶振動子
の両側の容量のバランスがくずれることがない。従っ
て、回路的に不安定な状態となることもなく安定して広
い範囲で発振周波数の可変を行なえる。
は、水晶振動子の一方の端子に接続した可変容量素子の
容量を変化させると共に、水晶振動子の他方の端子にも
可変容量素子を設けてこれの容量も変化させて発振周波
数を可変するようにしたため、周波数可変範囲を大きく
とることができる。しかも、これら２つの可変容量素子
を同一の可変量で連動して変化させるため、水晶振動子
の両側の容量のバランスがくずれることがない。従っ
て、回路的に不安定な状態となることもなく安定して広
い範囲で発振周波数の可変を行なえる。
【０００７】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づき説明す
る。図１は本発明による周波数可変水晶発振器の一実施
例を示す回路図である。本実施例は、水晶発振器として
は、基本的には図５に示した従来の水晶発振器と同様の
回路構成のものであり、これは水晶振動子を利用したコ
ルピッツ型発振回路タイプのものである。
る。図１は本発明による周波数可変水晶発振器の一実施
例を示す回路図である。本実施例は、水晶発振器として
は、基本的には図５に示した従来の水晶発振器と同様の
回路構成のものであり、これは水晶振動子を利用したコ
ルピッツ型発振回路タイプのものである。
【０００８】反転増幅器として作用するインバータ１の
帰還回路は、帰還抵抗２、水晶振動子３及び２つのコン
デンサ４，５を含んでいる。帰還抵抗２は、インバータ
１を反転増幅器として動作させるためのバイアス抵抗
で、その抵抗値は、後述もするが例えば１ＭΩ程度の値
のものを使用する。水晶振動子３は等価的にインダクタ
ンスとして作用し、コンデンサ４，５と共に共振回路を
構成している。水晶振動子３は、この発振回路を適用し
ようとするその用途に応じた所定の固有振動数のものを
用れば良いが、本例では12.8MHz のものを用いる。LC共
振回路のＣを構成するコンデンサ４及び５は、負荷容量
として位相反転のために使用され、インバータ１がICの
場合、所定値のものを外付け容量として用いることがで
きる。
帰還回路は、帰還抵抗２、水晶振動子３及び２つのコン
デンサ４，５を含んでいる。帰還抵抗２は、インバータ
１を反転増幅器として動作させるためのバイアス抵抗
で、その抵抗値は、後述もするが例えば１ＭΩ程度の値
のものを使用する。水晶振動子３は等価的にインダクタ
ンスとして作用し、コンデンサ４，５と共に共振回路を
構成している。水晶振動子３は、この発振回路を適用し
ようとするその用途に応じた所定の固有振動数のものを
用れば良いが、本例では12.8MHz のものを用いる。LC共
振回路のＣを構成するコンデンサ４及び５は、負荷容量
として位相反転のために使用され、インバータ１がICの
場合、所定値のものを外付け容量として用いることがで
きる。
【０００９】本実施例においては、上記の基本構成の水
晶発振器において、水晶振動子３の一方の端子をコンデ
ンサ４と可変容量ダイオード６との直列回路を経て接地
し、他方の端子をコンデンサ５と可変容量ダイオード11
との直列回路を経て接地し、これら２組の直列回路部分
の夫々の合成静電容量Ｃ0a，Ｃ0bを同じ割合で変化させ
るよう構成する。即ち、共通の制御入力端子10をそれぞ
れ抵抗８及び12を介してコンデンサ４，５と可変容量ダ
イオード６，11との接続点７，13に接続する。これら２
つの可変容量ダイオード６及び11は、夫々同一仕様のも
のを使用する。従って単一の制御電圧入力端子10から夫
々の抵抗８、抵抗12を介して同一の直流制御電圧Ｅを可
変容量ダイオード６及び11に印加することによって合成
容量Ｃ 0a，Ｃ0bを同じように変化させることができる。
晶発振器において、水晶振動子３の一方の端子をコンデ
ンサ４と可変容量ダイオード６との直列回路を経て接地
し、他方の端子をコンデンサ５と可変容量ダイオード11
との直列回路を経て接地し、これら２組の直列回路部分
の夫々の合成静電容量Ｃ0a，Ｃ0bを同じ割合で変化させ
るよう構成する。即ち、共通の制御入力端子10をそれぞ
れ抵抗８及び12を介してコンデンサ４，５と可変容量ダ
イオード６，11との接続点７，13に接続する。これら２
つの可変容量ダイオード６及び11は、夫々同一仕様のも
のを使用する。従って単一の制御電圧入力端子10から夫
々の抵抗８、抵抗12を介して同一の直流制御電圧Ｅを可
変容量ダイオード６及び11に印加することによって合成
容量Ｃ 0a，Ｃ0bを同じように変化させることができる。
【００１０】このように、水晶振動子３の両端子に可変
容量ダイオード６，11を接続し、夫々の可変容量ダイオ
ード６，11による容量を制御電圧Ｅに応じて同時に同じ
割合で変化させることにより、発振出力Ｆの周波数ｆの
可変範囲を従来方式によるものに比し大きくすることが
でき、２倍以上の可変範囲とすることもできる。しか
も、この発振周波数可変制御において、水晶振動子の両
端子に接続される静電容量Ｃ0aとＣ0bを同一容量で変化
させるようにしたため、従来のようにC0とC1（図５）の
バランスが大きくくずれることがなく、従って、周波数
を変化させた場合でも発振器は安定に動作する。特に温
度変化等に対する発振周波数の高い安定度を示すという
水晶発振器の利点を損なうことなく、周波数可変範囲を
大幅に広げることができる。
容量ダイオード６，11を接続し、夫々の可変容量ダイオ
ード６，11による容量を制御電圧Ｅに応じて同時に同じ
割合で変化させることにより、発振出力Ｆの周波数ｆの
可変範囲を従来方式によるものに比し大きくすることが
でき、２倍以上の可変範囲とすることもできる。しか
も、この発振周波数可変制御において、水晶振動子の両
端子に接続される静電容量Ｃ0aとＣ0bを同一容量で変化
させるようにしたため、従来のようにC0とC1（図５）の
バランスが大きくくずれることがなく、従って、周波数
を変化させた場合でも発振器は安定に動作する。特に温
度変化等に対する発振周波数の高い安定度を示すという
水晶発振器の利点を損なうことなく、周波数可変範囲を
大幅に広げることができる。
【００１１】図２は上述した本発明による周波数可変水
晶発振器の一実施例の発振周波数変化特性を示すもので
あり、横軸に制御電圧Ｅ（Ｖ）をとり、縦軸に周波数変
化率Δ f/f(ppm) をとって示すものである。図２中の特
性Ａが本実施例による場合を、また、特性Ｂは従来方式
に従う図３の構成による場合を、更に特性Ｃは図４に示
す比較例による場合を、夫々示すものである。なお、図
３の場合は、コンデンサ４に対し、コンデンサ14及び可
変容量ダイオード６からなる直列回路を並列に接続した
ものである。また、図４の場合は、一方のコンデンサ４
のみに対し、コンデンサ14a 及び可変容量ダイオード6a
の直列回路と、コンデンサ14b 及び可変容量ダイオード
6bの直列回路とを、夫々並列に接続し、夫々抵抗8a, 8b
を介して共通の制御電圧Ｅを印加するようにしたもので
ある。また、いずれも、水晶振動子３としては12.8MHz
のものを使用し、帰還抵抗２は１ＭΩのものを用いた。
晶発振器の一実施例の発振周波数変化特性を示すもので
あり、横軸に制御電圧Ｅ（Ｖ）をとり、縦軸に周波数変
化率Δ f/f(ppm) をとって示すものである。図２中の特
性Ａが本実施例による場合を、また、特性Ｂは従来方式
に従う図３の構成による場合を、更に特性Ｃは図４に示
す比較例による場合を、夫々示すものである。なお、図
３の場合は、コンデンサ４に対し、コンデンサ14及び可
変容量ダイオード６からなる直列回路を並列に接続した
ものである。また、図４の場合は、一方のコンデンサ４
のみに対し、コンデンサ14a 及び可変容量ダイオード6a
の直列回路と、コンデンサ14b 及び可変容量ダイオード
6bの直列回路とを、夫々並列に接続し、夫々抵抗8a, 8b
を介して共通の制御電圧Ｅを印加するようにしたもので
ある。また、いずれも、水晶振動子３としては12.8MHz
のものを使用し、帰還抵抗２は１ＭΩのものを用いた。
【００１２】制御電圧Ｅを0.5 〜4.5 Ｖの範囲で可変
し、夫々の周波数可変水晶発振器（ＶＣＸＯ）の周波数
変化率を測定したところ、図２に示すような結果が得ら
れた。即ち、特性Ｂに示すように、従来方式によるもの
では、100ppm以上の可変範囲は難しく、制御電圧Ｅ＝4.
5 Ｖのときの変化率Δｆ／ｆは約80ppm であったのに対
し、本実施例では、特性Ａに示すように、100ppm以上の
可変範囲も容易に得られることが分かった。Ｅ＝4.5 Ｖ
で160ppm以上の変化を示し、従来の２倍以上の変化が得
られた。また、図４の方式のように２個の可変容量ダイ
オード6a, 6bを用いると、図２の特性Ｃに示すように周
波数変化は従来の場合よりも少なかった。
し、夫々の周波数可変水晶発振器（ＶＣＸＯ）の周波数
変化率を測定したところ、図２に示すような結果が得ら
れた。即ち、特性Ｂに示すように、従来方式によるもの
では、100ppm以上の可変範囲は難しく、制御電圧Ｅ＝4.
5 Ｖのときの変化率Δｆ／ｆは約80ppm であったのに対
し、本実施例では、特性Ａに示すように、100ppm以上の
可変範囲も容易に得られることが分かった。Ｅ＝4.5 Ｖ
で160ppm以上の変化を示し、従来の２倍以上の変化が得
られた。また、図４の方式のように２個の可変容量ダイ
オード6a, 6bを用いると、図２の特性Ｃに示すように周
波数変化は従来の場合よりも少なかった。
【００１３】本発明は上述した実施例にのみ限定される
ものではなく幾多の変更や変形が可能である。例えば、
上記実施例ではインバータを利用した水晶発振器に適用
したが、インバータを使用しない構成のものにも適用で
きる。例えば、図３のコンデンサ14、可変容量ダイオー
ド６、抵抗８、コンデンサ９及び制御入力端子10の回路
部分を持たない水晶発振回路の構成の場合において、イ
ンバータ1 に代え、例えばn チャンネルとp チャンネル
のＭＯＳ形ＦＥＴを１組としたコンプリメンタリなＣ−
ＭＯＳ形ＦＥＴを用い、これをスイッチング回路として
働かせ、マルチバイブレータのようなし張発振を繰り返
させる場合にその周期が水晶振動子の振動の共振の周期
で決まるようにして安定化した水晶発振器は既知である
が、このようなＣ−ＭＯＳ形ＦＥＴを用いた水晶発振器
にも適用可能である。また、可変容量素子として可変容
量ダイオードを用いたが、可変容量ダイオードに限定さ
れるものではない。更に、２つの可変容量ダイオードの
容量を同時に同一割合で変化させるように容量可変手段
を構成したが、各別に容量を変化させるように構成する
こともできる。
ものではなく幾多の変更や変形が可能である。例えば、
上記実施例ではインバータを利用した水晶発振器に適用
したが、インバータを使用しない構成のものにも適用で
きる。例えば、図３のコンデンサ14、可変容量ダイオー
ド６、抵抗８、コンデンサ９及び制御入力端子10の回路
部分を持たない水晶発振回路の構成の場合において、イ
ンバータ1 に代え、例えばn チャンネルとp チャンネル
のＭＯＳ形ＦＥＴを１組としたコンプリメンタリなＣ−
ＭＯＳ形ＦＥＴを用い、これをスイッチング回路として
働かせ、マルチバイブレータのようなし張発振を繰り返
させる場合にその周期が水晶振動子の振動の共振の周期
で決まるようにして安定化した水晶発振器は既知である
が、このようなＣ−ＭＯＳ形ＦＥＴを用いた水晶発振器
にも適用可能である。また、可変容量素子として可変容
量ダイオードを用いたが、可変容量ダイオードに限定さ
れるものではない。更に、２つの可変容量ダイオードの
容量を同時に同一割合で変化させるように容量可変手段
を構成したが、各別に容量を変化させるように構成する
こともできる。
【００１４】
【発明の効果】本発明による周波数可変水晶発振器によ
れば、水晶振動子の両端子に夫々可変容量素子を接続
し、これら各可変容量素子の容量を同一の可変量で連動
して変化させるように構成したので、発振周波数の可変
範囲を大きくすることができる。また、水晶振動子の両
端子の合成容量のバランスをくずすことがないので、周
波数を変化させた場合にも水晶発振器は安定に動作する
ことになる。
れば、水晶振動子の両端子に夫々可変容量素子を接続
し、これら各可変容量素子の容量を同一の可変量で連動
して変化させるように構成したので、発振周波数の可変
範囲を大きくすることができる。また、水晶振動子の両
端子の合成容量のバランスをくずすことがないので、周
波数を変化させた場合にも水晶発振器は安定に動作する
ことになる。
【図１】本発明による周波数可変水晶発振器の一実施例
の回路構成図である。
の回路構成図である。
【図２】本発明による周波数可変水晶発振器と、従来及
び比較例の周波数可変水晶発振器の周波数変化率の特性
を示すグラフである。
び比較例の周波数可変水晶発振器の周波数変化率の特性
を示すグラフである。
【図３】従来方式に従った周波数可変水晶発振器を示す
図である。
図である。
【図４】比較例として示す周波数可変水晶発振器を示す
図である。
図である。
【図５】従来の方式による周波数可変水晶発振器の一例
の構成を示す図である。
の構成を示す図である。
１ インバータ ２ 帰還抵抗 ３ 水晶振動子 ４，５ コンデンサ ６ 可変容量ダイオード ８ 抵抗 ９ コンデンサ 10 制御電圧入力端子 11 可変容量ダイオード 12 抵抗
Claims (2)
- 【請求項１】 水晶振動子の両端子間に能動素子と抵抗
との並列回路を接続し、水晶振動子の各端子をそれぞれ
コンデンサと可変容量素子の直列回路を経て接地し、こ
れら可変容量素子の容量を、同一の容量可変量で連動し
て変化させる容量可変手段を設けたことを特徴とする周
波数可変水晶発振器。 - 【請求項２】 前記水晶振動子の両端側にそれぞれ接続
した可変容量素子を、ともに可変容量ダイオードにより
構成し、前記容量可変手段を、共通の制御電圧を受ける
制御入力端子を、それぞれ抵抗を介して前記コンデンサ
と可変容量ダイオードとの接続点に接続するよう構成し
たことを特徴とする請求項１記載の周波数可変水晶発振
器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8222892A JPH05283935A (ja) | 1992-04-03 | 1992-04-03 | 周波数可変水晶発振器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8222892A JPH05283935A (ja) | 1992-04-03 | 1992-04-03 | 周波数可変水晶発振器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05283935A true JPH05283935A (ja) | 1993-10-29 |
Family
ID=13768554
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8222892A Pending JPH05283935A (ja) | 1992-04-03 | 1992-04-03 | 周波数可変水晶発振器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05283935A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20010109124A (ko) * | 2000-05-29 | 2001-12-08 | 마치오 나카지마 | 전압-제어 수정 발진기 |
-
1992
- 1992-04-03 JP JP8222892A patent/JPH05283935A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20010109124A (ko) * | 2000-05-29 | 2001-12-08 | 마치오 나카지마 | 전압-제어 수정 발진기 |
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